紧耦合热机非线性响应的本构关系与最大功率效率的普适性
统计力学
2015-03-06 v4
摘要
我们通过推广非线性不可逆热力学，提出了非平衡热机的统一视角。对于紧耦合热机，从对称性论证和失速条件推导出精确到二次项的非线性响应通用本构关系。通过将此通用非线性本构关系应用于有限时间热力学，我们得到了最大功率效率普适性的充要条件：紧耦合热机在最大功率下达到二次项普适效率当且仅当热机与两个热库对称相互作用，或者流经热机的基本热能匹配热机的特征能量。因此，我们解决了以下悖论：一方面，紧耦合热机最大功率效率中的普适二次项被证明是对称性的结果[M. Esposito, K. Lindenberg, and C. Van den Broeck, Phys. Rev. Lett. 102, 130602 (2009); S. Q. Sheng and Z. C. Tu, Phys. Rev. E 89, 012129 (2014)]；另一方面，两个典型热机——Curzon-Ahlborn内可逆热机[F. L. Curzon and B. Ahlborn, Am. J. Phys. 43, 22 (1975)]和Feynman棘轮[Z. C. Tu, J. Phys. A 41, 312003 (2008)]——无论对称性如何都恢复了最大功率下的普适效率。
引用
@article{arxiv.1404.7008,
title = {Constitutive Relation for Nonlinear Response and Universality of Efficiency at Maximum Power for Tight-Coupling Heat Engines},
author = {Shiqi Sheng and Z. C. Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.7008},
year = {2015}
}